научная статья по теме ПОИСК ДАЛЕКИХ СКОПЛЕНИЙ ГАЛАКТИК ИЗ РЕНТГЕНОВСКОГО ОБЗОРА 400D В ИНФРАКРАСНОМ ОБЗОРЕ ОБСЕРВАТОРИИ WISE Астрономия

Текст научной статьи на тему «ПОИСК ДАЛЕКИХ СКОПЛЕНИЙ ГАЛАКТИК ИЗ РЕНТГЕНОВСКОГО ОБЗОРА 400D В ИНФРАКРАСНОМ ОБЗОРЕ ОБСЕРВАТОРИИ WISE»

ПИСЬМА В АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, 2015, том 41, № 5, с. 189-195

ПОИСК ДАЛЕКИХ СКОПЛЕНИЙ ГАЛАКТИК ИЗ РЕНТГЕНОВСКОГО ОБЗОРА 400d В ИНФРАКРАСНОМ ОБЗОРЕ ОБСЕРВАТОРИИ WISE

© 2015 г. Р. А. Буренин*

Институт космических исследований РАН, Москва Поступила в редакцию 20.12.2014 г.

В работе обсуждается возможность автоматического поиска скоплений на ИК-изображениях обзора обсерватории WISE с использованием оптических данных Слоановского обзора. Приводятся предварительные результаты применения такой процедуры к полям рентгеновского обзора скоплений галактик площадью 400 кв. градусов (400d), выполненного ранее по данным наведений спутника РО-САТ. Показано, что богатые скопления галактик могут быть обнаружены в ИК-обзоре обсерватории WISE как на умеренных красных смещениях, так и вплоть до высоких красных смещений z « 1—2. Эти данные можно использовать для отождествления скоплений, обнаруженных в рентгеновском диапазоне или по эффекту Сюняева—Зельдовича.

Ключевые слова: скопления галактик, рентгеновские обзоры неба, ИК-обзоры неба.

DOI: 10.7868/80320010815050010

1. ВВЕДЕНИЕ

Большие, статистически полные выборки скоплений галактик необходимы для измерений функции масс скоплений. Такие измерения, в свою очередь, дают возможность получить новые, независимые ограничения для различных космологических параметров, таких как средняя плотность вещества во Вселенной, амплитуда линейных возмущений плотности, суммарная масса и эффективное число видов нейтрино, а также позволяют получать ограничения на параметры уравнения состояния темной энергии (например, Генри, 2000; Вихлинин и др., 2003; Щукер и др., 2003; Воеводкин, Вихлинин, 2004; Вихлинин и др., 2009б; Манц и др., 2010; Бенсон и др., 2013; Буренин, Вихлинин, 2012; Буренин, 2013; Сообщество Планка XX, 2013).

Наиболее надежные способы поиска скоплений галактик основаны на наблюдении горячего межгалактического газа в скоплениях, наличие которого является прямым свидетельством наличия ямы в гравитационном потенциале. Горячий межгалактический газ можно обнаружить либо по его излучению в рентгеновском диапазоне, либо по наблюдению эффекта Сюняева—Зельдовича (Сюняев, Зельдович, 1972). Рентгеновские обзоры скоплений, используемые в настоящее время, были выполнены по данным телескопа РОСАТ для космологических исследований (например, Эбелинг и др., 1997; Вихлинин и др., 1998; Борингер и

Электронный адрес: rodion@hea.iki.rssi.ru

др., 2004; Буренин и др., 2007; Борингер и др., 2013). В последнее время стали также проводиться большие обзоры скоплений по эффекту Сюняева— Зельдовича. Выборки объемом в несколько сотен массивных скоплений были получены в обзорах Южнополярного телескопа (Райхардт и др., 2013; Блим и др., 2014), Атакамского космологического телескопа (Хасселфилд и др., 2013). Более тысячи наиболее массивных скоплений было обнаружено в обзоре всего неба обсерватории им. Планка (Сообщество Планка XXIX, 2013).

В обозримом будущем будут получены выборки скоплений галактик еще большего объема. Так, скоро должен быть опубликован второй каталог скоплений галактик, обнаруженных в обзоре обсерватории им. Планка, который будет содержать гораздо большее число скоплений галактик. Кроме того, продолжаются обзоры неба в мм-диапазоне на Южнополярном и Атакамском космологическом телескопах. Из рентгеновских обзоров скоплений стоит отметить обзоры скоплений, которые проводятся в настоящее время по ретгеновским данным обсерваторий Чандра (Баркхауз и др., 2006), XMM-Ньютон (Пьер и др., 2011) и Swift (Тоцци и др., 2014). В будущем будет запущена обсерватория СРГ с рентгеновскими телескопами eROSITA и ART-XC на борту, которая позволит обнаружить порядка 100 тысяч скоплений, включая все массивные скопления галатик в наблюдаемой части Вселенной.

Для всех этих обзоров требуется проводить большое количество дополнительных наблюдений в оптическом диапазоне. Такие наблюдения необходимы для того, чтобы подтвердить наличие скоплений галактик, связанных с обнаруженными рентгеновскими источниками или источниками эффекта Сюняева—Зельдовича, а также для того, чтобы измерить их красные смещения. Эти наблюдения оказываются довольно трудоемкими (см. например, Сообщество Планка PIPXXIV, 2015), поэтому требуется как можно более полным образом использовать имеющиеся открытые данные различных обзоров неба, таких как Слоановский обзор.

Оптические обзоры скоплений галатик, выполненные по данным Слоановского обзора, также позволяют получить большие выборки скоплений (например, Коестер и др., 2007; Вен и др., 2012; Рыкофф и др., 2014), но качество этих выборок оказывается ниже из-за эффектов проекции, а также из-за того, что по оценке массы скопления по его оптическому богатству скопления оказывается слишком неточной. Однако эти обзоры можно использовать для отождествления скоплений галактик, обнаруженных в рентгеновском и мм-диапазонах (см., например, Сообщество Планка XXIX, 2013). Это позволяет достаточно надежно отождествлять скопления галактик на красных смещениях z < 0.3—0.5.

Ниже обсуждается возможность отождествления скоплений галактик на более высоких красных смещениях по ИК-изображениям обзора всего неба обсерватории WISE (Райт и др., 2010). Из-за того, что галактики скоплений наблюдаются в обзоре WISE в рэлей-джинсовской части спектра, их блеск уменьшается гораздо медленнее с увеличением красного смещения по-сравнению с оптическим диапазоном, и поэтому они оказываются видны в этом обзоре вплоть до высоких z. Недавно были сделаны попытки использовать это обстоятельство для поиска скоплений на высоких красных смещениях z > 1 (Стэнфорд и др., 2014).

Целью нашей работы является разработка процедуры поиска скоплений галактик на умеренных и высоких красных смещениях по изображениям обзора всего неба орбитальной обсерватории WISE. Для калибровки этой процедуры используется рентгеновский обзор скоплений галактик площадью 400 кв. градусов (400d), выполненный ранее по данным наведений спутника РОСАТ (Буренин и др., 2007). Исследуется возможность применения такой процедуры для отождествления скоплений галатик в больших обзорах, таких как обзор всего неба обсерватории им. Планка.

2. АЛГОРИТМ ПОИСКА СКОПЛЕНИЙ

Обзор всего неба обсерватории WISE был выполнен в 4-х фотометрических полосах 3.4, 4.6,

12 и 22 мкм (Райт и др., 2010). В нашей работе использовались только изображения в полосе 3.4 мкм, поскольку эта полоса находится ближе всего к максимуму излучения обычных эллиптических галактик, которые составляют большинство галактик в скоплениях. Использовались данные выпуска ноября 2013 г. (AllWISE1 ), которые включают в себя криогенную часть обзора, а также послекриогенную его часть (Майнцер и др., 2011).

Оказывается, что звезды, ввиду своей многочисленности, сильно мешают поиску галактик скоплений на изображениях обзора WISE. Угловое разрешение в обзоре обсерватории WISE составляет величину около 6.1" в полосе 3.4 мкм, т.е. является недостаточным для того, чтобы надежно отличать галактики от звезд. Для того чтобы вычесть звезды на изображениях обзора WISE, были использованы данные Слоановского обзора. Вычитание звезд проводилось при помощи программного обеспечения DAOPHOT (Стэтсон, 1987). Использовалась версия этого ПО, входящая в поставку программного обеспечения IRAF2 . Для последующего вычитания по изображениям обзора WISE подгонялись только потоки звезд, их положения, взятые из данных Слоановского обзора, оставались неизменными. Яркие звезды, где неточности их вычитания оставляли заметные искажения на изображении, были дополнительно замаскированы.

Для вычитания фона на изображениях обзора WISE из этих изображений удалялись все неровности с угловым размером заведомо больше характерного размера, на котором далее происходил поиск скоплений. Это было сделано при помощи вэйвлет-разложения этих изображений (Вихлинин и др., 1998), которое было выполнено при помощи ПО wvdecomp из пакета zhtools3 .

Для поиска скоплений изображения обзора WISE с вычтенным фоном и очищенные от звезд сворачивались с ^-моделью с радиусами ядра 23" и 46", что примерно соответствует линейному размеру 180 кпк на красных смещениях z = 1 и 0.26, соответственно. Кандидаты в скопления выбирались среди пиков на этих свернутых изображениях с максимальными значениями выше определенного порога.

Для каждого кандидата в скопления на изображениях обзора WISE проводился поиск ярчайшей галактики и проводился ее поиск в фотометрическом каталоге обзора WISE и в фотометрических данных Слоановского обзора. Для этих объектов делалась попытка определить фотометрическое

1 http://wise2.ipac.caltech.edu/docs/release/allwise/

2 http://iraf.noao.edu/

3 http://hea-www.harvard.edu/RD/zhtools/

красное смещение по цветам g'—r' и r'—i' в предположении, что этот объект является ярчайшей галактикой скопления. Это делалось при помощи калибровки фотометрических красных смещений, полученной нами ранее, используя наблюдения красной последовательности в скоплениях из обзора 400d (Сообщество Планка PIPXXIV, 2015). Объекты, которые не могли бы быть ярчайшими галактиками скопления по своему цвету и величине, маскировались на изображении обзора WISE, поиск кандидатов в скопления повторялся, если ИК-поток оказывался ниже установленного порога, кандидат исключался из рассмотрения.

Далее, для каждого кандидата в скопления вычислялся поток в ИК-диапазоне при замаскированных галактиках, не входящих в красную последовательность, связанную с ярчайшей галактикой этого объекта. Кандидаты с потоками ниже определенного порога исключались из рассмотрения.

Наконец, объединялись кандидаты в скопления, зарегистрированные на небольшом расстоянии друг от друга. Чаще всего объединялись одни и те же объекты, обнаруженные на разных угловых масштабах, или более близкие скопления, которые имеют большой угловой размер.

Итак, основные шаги процедуры поиска скоплений галактик на изображениях обзора обсерватории WISE включают в себя:

• вычитание звезд;

• вычитание фона;

• свертка с в-моделью на разных угловых масштабах, отбор кандидатов в скопления;

• поиск ярчайших галактик для кандидато

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Астрономия»